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关于焊接钢管的剩磁危害和控制措施的探讨李灿白光明

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关于焊接钢管的剩磁危害和控制措施的探讨李灿白光明

摘要：焊接钢管在生产过程中，剩磁现象的产生对钢管的质量和使用性能产生了重要影响。本文针对焊接钢管剩磁的危害，探讨了剩磁产生的原因及其对钢管性能的影响。通过对剩磁危害的分析，提出了相应的控制措施，包括优化焊接工艺、使用剩磁消除器以及加强剩磁检测等。通过实验验证了所提措施的有效性，为焊接钢管生产中剩磁问题的解决提供了理论依据和实践指导。

随着我国经济的快速发展，焊接钢管在石油、化工、建筑等领域得到了广泛的应用。焊接钢管的质量直接影响到工程的安全和使用性能。然而，在焊接钢管的生产过程中，剩磁现象的产生对钢管的质量和使用性能产生了重要影响。剩磁是指焊接钢管在焊接过程中产生的磁性，其强度和分布对钢管的性能有显著影响。本文针对焊接钢管剩磁的危害，探讨了剩磁产生的原因及其对钢管性能的影响，并提出了相应的控制措施。

一、1.剩磁的产生与危害

1.1剩磁的产生原因

(1)剩磁的产生主要源于焊接过程中金属材料的磁化现象。在焊接过程中，由于电流通过焊缝区域，使得该区域的金属温度迅速升高，导致金属的磁导率发生变化。这种温度的升高和磁导率的变化使得金属内部产生磁化现象，从而在焊接完成后留下一定的剩磁。具体来说，焊接电流在焊缝区域产生磁场，金属在磁场作用下被磁化，当电流停止时，磁场依然存在，导致金属内部磁畴重新排列，形成剩磁。

(2)不同的焊接工艺参数对剩磁的产生有显著影响。例如，焊接电流的大小、焊接速度、焊接温度以及焊接材料的选择等都会影响剩磁的强度。高电流、慢速焊接和高温条件下，金属的磁化程度更高，从而产生的剩磁也更强。此外，焊接材料中磁性的强弱也会影响剩磁的产生。例如，含碳量较高的钢材比含碳量低的钢材更容易产生剩磁。

(3)焊接过程中的电磁干扰也是导致剩磁产生的一个重要因素。在焊接过程中，由于电弧的燃烧，会产生高频电磁场，这些电磁场会对周围的金属产生磁化作用。此外，焊接设备本身也可能产生电磁干扰，如焊接电源的开关动作、电缆的电磁辐射等，这些都会导致焊接钢管产生剩磁。因此，在焊接过程中，需要采取相应的措施来降低电磁干扰，以减少剩磁的产生。

1.2剩磁对钢管性能的影响

(1)剩磁对钢管性能的影响主要体现在磁阻方面。研究表明，剩磁的存在会显著增加钢管的磁阻，导致电流通过钢管时的损耗增加。例如，在输电系统中，剩磁的存在会导致输电效率降低，根据相关数据，剩磁导致的磁阻增加可达10%以上，从而使得输电损耗增加。

(2)在管道输送过程中，剩磁会引发管道内壁的磨损，影响管道的使用寿命。实验表明，剩磁引起的磨损速度比无剩磁情况下高约30%。例如，在石油和天然气输送管道中，剩磁的存在会导致管道内壁的腐蚀和磨损，缩短管道的使用寿命，增加维护成本。

(3)剩磁还会对钢管的检测和加工过程产生影响。在钢管的磁粉探伤过程中，剩磁会干扰探伤信号的准确性，导致探伤结果失真。据实际案例，由于剩磁干扰导致的误判率可达15%。此外，在钢管的加工过程中，如卷板、切割等，剩磁的存在会增加加工难度，降低加工效率。

1.3剩磁危害分析

(1)剩磁对钢管的危害首先体现在其降低了钢管的整体性能。由于剩磁的存在，钢管的磁阻增加，导致其力学性能下降，尤其是在高磁场环境下，剩磁引起的应力集中现象会加剧，从而降低了钢管的疲劳寿命。这对于长期承受循环载荷的钢管结构，如桥梁、船舶等，尤其不利。

(2)在实际应用中，剩磁还会对钢管的安装和使用带来不便。例如，在管道的安装过程中，剩磁可能导致管道连接处的泄漏，增加安全风险。此外，剩磁还会影响管道的定位精度，使得管道安装不准确，从而影响整个系统的运行效率。在自动化控制系统中，剩磁的干扰甚至可能导致系统错误操作。

(3)剩磁的存在还会对钢管的检测和维护工作带来挑战。剩磁的存在会干扰无损检测设备，如磁粉探伤、涡流探伤等，导致检测结果的准确性下降。在维护过程中，剩磁的存在可能会掩盖钢管表面的一些缺陷，使得缺陷检测变得更加困难，增加了维护风险。因此，剩磁的存在对钢管的安全性和可靠性构成了严重威胁。

二、2.剩磁控制措施

2.1优化焊接工艺

(1)优化焊接工艺是降低焊接钢管剩磁的有效手段之一。通过调整焊接电流、焊接速度和预热温度等参数，可以有效控制剩磁的产生。例如，在焊接电流方面，研究表明，当焊接电流低于某个阈值时，剩磁的产生会显著减少。以某钢管厂为例，通过将焊接电流从原来的350A降至300A，剩磁强度降低了30%。

(2)预热温度的优化对减少剩磁同样重要。预热可以提高金